【技术帖】适配端侧AI ! VCM马达驱动全景方案揭秘：开环→闭环→光学防抖

音圈马达（Voice Coil Motor, VCM）作为现代光学系统的核心驱动元件，其性能直接决定了自动对焦（AF）和光学防抖（OIS）的精度与速度。不同类型的VCM马达需搭配特定驱动芯片才能发挥最佳效能，从基础的开环结构到高精度闭环控制，再到复杂的光学防抖系统，技术方案呈现多元化发展。适配端侧 AI 部署需求，可在设备本地搭载轻量化智能推理模型，实现对焦策略、防抖逻辑、功耗调控的本地自主决策，无需依赖云端算力，完美适配端侧智能影像硬件生态。本文将系统解析开环VCM、闭环VCM、光学防抖VCM以及SMA替代方案四类主流技术方案，结合最新驱动芯片案例，揭示其设计原理、性能边界及应用场景。

1. 开环VCM马达驱动方案

开环VCM是应用最广泛的低成本自动对焦方案，其结构由永磁体、线圈和弹性支撑机构组成，通过电流控制实现镜头位移。此类马达无位置反馈传感器，完全依赖驱动芯片的电流控制精度与算法补偿。其核心驱动要求体现在：

电流控制精度：需在20ms内完成镜头移动，电流波动需低于±5%。艾为电子在AW86018CSR中底置二合一驱动IC，采用WLCSP封装，支持2.3V-3.6V电压输入，集成11-bit DAC，实现±100mA/±130mA两档电流输出，通过I²C接口（地址0x18h）实现数字控制，充足的接口带宽与运算资源可快速对接端侧 AI 视觉感知数据，联动完成智能对焦预判。

图1 AW86018产品框图对比

算法协同：艾为电子AW86018CSR需配合VRC对焦算法（VCM Ring Control），通过预测镜头运动轨迹实现快速反差对焦。该方案适用于中低端手机主摄、端侧AI及超广角镜头，成本较闭环系统降低约30%⁠⁣ ⁠⁣。

此类驱动芯片多采用WLCSP小型封装，典型功耗控制在5mW以下，满足便携设备需求。但受限于开环特性，其重复定位精度仅达±10μm级，在高倍变焦场景易出现焦点漂移⁠⁣ ⁠⁣。

2. 闭环VCM马达驱动方案

闭环系统通过霍尔传感器实时反馈镜头位置，实现微米级对焦精度。其驱动芯片需具备三大核心能力：

高精度数据转换：AW86022CSR默认驱动电流±150mA，支持1.7V-3.6V电压输入，集成14-bit ADC（模数转换）与13-bit DAC（数模转换），位置检测分辨率达±1μm，电流控制误差<±1.5%。

高频通讯接口：支持I²C 3.4MHz高速模式，确保每帧图像（30fps）可完成至少3次位置校正。

特定场景痛点：在类滚珠马达应用场景，由于维持一个保持电流抵抗不必要的静摩擦力产生的功耗损失，艾为电子开发了SmartHolding智能算法。该算法通过创新的算法控制环路机制，显著降低不必要的用于抵抗静摩擦力的驱动电流，进而显著降低功耗。

闭环方案主要应用于旗舰手机主摄、医疗内窥镜镜头等场景。

图2 AW86022产品框图

3. 光学防抖（OIS）VCM驱动方案

艾为拥有全方位软硬件协同防抖系统，为客户提升影像效果保驾护航

3.1    "经抖云"算法：OIS光学防抖算法

艾为自主研发的"经抖云"算法集成于OIS驱动芯片中，通过实时监测陀螺仪数据，计算镜头所需的补偿位移量，实现"稳、准、快"的防抖效果：

稳：±5°防抖角度（高于行业常见的±3°），支持六轴防抖。

准：毫秒级响应，动态追踪抖动轨迹，减少运动模糊。

快：低延迟闭环控制，提升追焦速度。

3.2    算法优势

兼容VCM（悬丝、簧片、滚珠）、SMA（形状记忆合金）、Piezo（压电）等多种马达类型，适配不同模组设计⁠⁣ ⁠⁣。

3.3    集成式与分立式驱动芯片

集成式OIS驱动芯片：内置MCU主控核心，整合陀螺仪数据处理、马达驱动及算法，提供"单芯片解决方案"。

艾为电子拥有两通道驱AW86064CSR可以满足常规直立式OIS（包含悬丝、弹片、滚珠）应用：

图3 AW86064产品框图

表1 AW86064产品规格信息

同时，艾为电子推出高精度、三通道驱动AW86068CSR来满足长焦增距镜防抖/对焦控制应用：

产品参数：

64KByte Flash Memory

32KByte SRAM 提供SDK，支持客户二次开发，也支持艾为控制方案集成

12.5MHz I3C 高速通信接口

3x16bit 高精度ADC

VM=1.5V to 3.6V 支持动态调压

WLCSP3.555mmx1.255mmx0.3mm-27B

图4 AW86068产品框图

艾为OIS VCM驱动方案以"经抖云"算法为核心，通过软硬件深度融合，在防抖精度、功耗控制、场景适配等方面具备显著优势。其产品覆盖从集成式到分立式的多种形态，适配手机、云台、外挂镜头等多元化需求，已成为手机、工业相机等头部厂商的优选方案，并持续推动光学防抖技术的国产化突破。

分立式OIS控制驱动芯片：提升防抖精度与系统灵活性，IC马达内置，支持与外部处理器协同，算法开发。

图5 AW86033A应用方案框图

图6 AW86033A产品框图

表2 AW86033A产品规格信息

4. SMA驱动方案（VCM替代技术）

形状记忆合金（SMA）作为新兴驱动技术，由艾为电子推出国内首款驱动芯片，其方案具有显著差异化优势：

超高推力密度：单线SMA丝可产生50gf推力，8线并联方案（艾为电子芯片支持）推力达400gf，是同级VCM的10倍，适合驱动超长焦潜望镜组⁠⁣ ⁠⁣。

热控制创新：芯片集成32bit ARM MCU（96MHz），通过128KB Flash存储不同温度下的电阻-位移曲线，实现非线性补偿⁠⁣ ⁠⁣。

超薄结构：SMA丝厚度仅0.1mm，使模组Z高度减少30%，适配折叠屏手机设计⁠⁣ ⁠⁣。

但SMA驱动需应对热管理挑战：艾为芯片采用分时多路复用技术（Time-Division Multiplexing），对8线SMA进行独立PWM控制，避免集中发热导致的响应滞后⁠⁣ ⁠⁣。该方案已落地主流旗舰智能手机高端影像模组。

图7 AW86100产品框图

5. 压电驱动方案（VCM替代技术）

压电驱动技术是摄像头马达领域的一项革新性驱动方案，其核心原理建立在压电材料的特殊物理特性之上。

在摄像头模组应用中，压电马达主要服务于两大核心功能：自动对焦（Autofocus, AF）与光学防抖（Optical Image Stabilization, OIS ）。作为对焦马达（AF Motor）时，它通过精密位移控制改变镜头与图像传感器的相对位置，确保被摄物体在传感器上形成清晰图像；作为防抖执行器时，则通过快速微调镜头位置来补偿手持设备时的抖动影响。现代压电马达的工作频率通常设计在20kHz以上（超声频段），既超越人耳可听范围避免噪音干扰，又通过高频振动实现更高的能量转换效率。

艾为拥有8通道PWM输出，13Bit ADC AW86102FOR来满足压电马达应用：

ARM 32位STARCU处理器，配备FPU和DSP，频率高达96MHz，128KB闪存，静态随机存取存储器：64KB用于程序存储，16KB用于数据存储，8KB只读存储器。

产品参数：

模拟：VAVDD = 2.6V 至 3.6V，

驱动器：VVM = 1.8V至3.6V，

输入/输出：VIOVDD = 1.1V 至 3.6V

每个PGA偏移（8通道，10位DAC）可独立调节PWM驱动器

Sigma-delta ADC（13Bit），可配置12/14/16位分辨率。

SPI（双通道），可配置主/从/监控模式，支持3/4线总线配置

I2C（2通道），可配置主/从模式。

支持I3C从设备和UART。

支持硬件CORDIC与数字滤波器。

图8  AW86102产品框图

6. VCM场景，艾为电子全方位OIS解决方案长期探索

综上所述，VCM驱动芯片方案已形成开环→闭环→OIS的技术梯度，而SMA方案则在特殊场景实现差异化突破。设计选型需综合考量精度、速度、空间及成本四维需求：开环VCM仍主导性价比市场，闭环方案满足主流旗舰需求，OIS芯片助力高端影像突破，SMA驱动则服务于超薄大推力场景。随着多物理场协同控制算法的成熟，下一代驱动芯片将进一步融合温度补偿、振动抑制与能耗优化功能，推动光学系统向更高集成度演进。

长远看，艾为电子会持续在VCM全方位控制技术上探索更优的解决方案，除了本文描述产品外，艾为电子将在PWM控制和先进制程降低基底电流方向上持续投入并产品化，持续优化芯片在智能穿戴、医疗、消费电子、端侧 AI 等领域适配性能，打造全套马达驱动解决方案。

想了解更多艾为 VCM Driver产品选型，请登录艾为官网：

https://www.awinic.com